Пламенно-фотометрический детектор.

Селективный детектор на фосфор- и серосодержащие вещества. Предложен для использования в хроматографии в 1966 г. Принцип действия основан на измерении свечения водородного пламени при сгорании в нем фосфор- и серосодержащих соединений. Отличие условий сжигания в пламенно-фотометрическом детекторе (ПФД) от ионизационно-пламенного состоит в том, что в ПФД пламя обогащено водородом, в то время как в ДИП оно обогащено кислородом. Конструктивно ПФД представляет собой сочетание ячейки ДИП с оптической схемой измерения светового потока. Принципиальная схема ПФД изображена на рис. 15.

Рис.15. Оптическая схема пламенно-фотометрического детектора: 1-кварцевая трубка;2- световая зона; 3-интерференционный фильтр; 4-фотоумножитель.

Регистрация интенсивности излучения пламени производится следующим образом. Световой поток сначала проходит интерференционный фильтр, который поглощает фоновое излучение пламени, после чего поступает на чувствительный элемент фотоумножителя. Полученный, таким образом, фототек направляется в электрометрический усилитель и далее поступает на самопишущий потенциометр. Выбор измеряемой длины волны определяется характером эмиссионного спектра пламени фосфорных и сернистых соединений, имеющего максимум соответственно при 526 и 394 нм. Спектральное выделение этих полос производится интерференционными светофильтрами с шириной полосы пропускания ±5—10 нм. Ширина пропускания светофильтра определяет чувствительность и селективность ПФД. Применение фильтров с более узкой полосой пропускания повышает селективность, но существенно снижает чувствительность детектора, так как интенсивность светового потока пропорциональна квадрату ширины пропускаемой полосы.

Защита оптических фильтров от высокой температуры производится специальной насадкой в виде кварцевой или пирексовой трубки, размещаемой над горелкой в зоне водородного пламени или увеличением с помощью световодов расстояния между зоной пламени и фотоумножителем.

Введение в ПФД стандартного коллекторного электрода позволяет регистрировать сигнал ионизационно-пламенного детектора, а при использовании двухканального усилителя и самописца записывать на одной ленте сигналы ПФД и ДИП. Использование двух светофильтров и фотоумножителей, расположенных по разные стороны от горелки, позволяет одновременно регистрировать серо- и фосфорсодержащие соединения, присутствующие в этой смеси.

Пламенно-фотометрический детектор обладает низкой пороговой чувствительностью к фосфор- и серосодержащим веществам, значение которой для лучших конструкций находится на уровне 10^-8 мг/с для серосодержащих и 10^-10 мг/с для фосфорсодержащих веществ. Процессы, протекающие при сжигании серо- и фосфорсодержащих веществ ПФД, еще полностью не исследованы.

Характерной особенностью ПФД является зависимость чувствительности к сернистым и фосфорным соединениям от присутствия в пламени других веществ. Так, наличие в пламени углеводородов, выходящих из колонки одновременно с серо- и фосфорсодержащими веществами, может понизить или полностью подавить пики этих элементорганических веществ, хотя эмиссия от углеводородов сама по себе не детектируется.

Серьезным недостатком большинства конструкций ПФД является гашение пламени детектора дозами элюируемого вещества, характерными для насадочных колонок (несколько микролитров). Резкое снижение по этой причине максимально вводимой в хроматографическую колонку дозы повышает порог чувствительности ПФД. Для его снижения применяются сложные системы выброса пика растворителя или поддержания горения пламени. Поэтому основные недостатки существующих конструкций ПФД состоят в исключении гашения пламени небольшими дозами растворителя, а также в повышении максимальной рабочей температуры детектора, т. е. возможности анализа высококипящих соединений и уменьшении «эффекта глушения» сигнала серо- и фосфорсодержащих веществ фоном углеводородов.

Примеры хроматографов.

13.1. ХРОМАТОГРАФ "ГАЗОХРОМ-2000-01"

Прибор предназначен для получения и обработки информации о концентрации неорганических газов, газообразных углеводородов в научных исследованиях и для технологического контроля в теплоэнергетике и машиностроении. Измеряемая среда – водород, метан, кислород, азот, окись углерода, двуокись углерода.

Хроматографы «Газохром-2000» снабжены детектором по теплопроводности (ДТП) и термохимическим детектором (ДТХ). Благодаря современной технологии изготовления чувствительных элементов ДТХ обладает повышенной чувствительностью. Предел детектирования ДТХ по метану на уровне 2·10^-4 %об. и по водороду на уровне 5.6·10^-5 %.об. Прибор снабжен двумя последовательно соединенными колонками и двумя кранами-дозаторами, которые позволяют в зависимости от заданной потребителем процедуры анализа подавать анализируемую пробу в первую или вторую колонку. Хроматограф «Газохром-2000» может быть подключен через стандартный интерфейс RS – 232C к персональному компьютеру. Поставляемое программное обеспечение позволяет автоматизировать сбор данных и их последующую обработку в режиме анализа. К одному компьютеру одновременно могут быть подключены до 8 ми хроматографов “Газохром-2000”, причем возможно одновременное подключение хроматографов других типов.
Кроме того, каждый из детекторов имеет автономный аналоговый выход на автоматический потенциометр, например ПС-1. Достоинства:

• портативность и мобильность
• точность и стабильность результатов анализов
• высокая надежность, достигнутая применением современной импортной электронной комплектации
• обработка хроматографической информации с помощью ПЭВМ

13.2.ПРОМЫШЛЕННЫЙ ХРОМАТОГРАФ ИНТЕРХРОМ-2003.

Хроматографы промышленные "ИНТЕРХРОМ-2003" предназначены для количественного и качественного определения состава смесей органических и неорганических веществ, находящихся в газовой или жидкой фазах, в технологических потоках. Хроматограф модели "ИНТЕРХРОМ-2003-3" предназначен для анализа содержания воды и метанола в природном газе. В хроматографе "ИНТЕРХРОМ-2003" функционально можно выделить две структурные части: управляющую информационно-вычислительную и хроматографическую.

Управляющая информационно-вычислительная часть объединяет блок управления промышленным хроматографом (БУПХ) "Z-Prom" и рабочую станцию (ПК), с установленным на нее ПО "Z-Prom" и обеспечивает подачу электропитания, автоматическое управление ходом хроматографического анализа, измерение, обработку и хранение аналитической информации, диагностику неисправностей, отображение и запись результатов анализа на мониторе ПК или принтере, а также передачу информации по интерфейсам RS 432 или RS 485 на компьютер высшего уровня.

Хроматографическая часть включает в себя систему хроматографических колонок, расположенных в термостате, системы стабилизации потока газа-носителя, отбора, подготовки и ввода анализируемой пробы и детектор по теплопроводности, преобразующий хроматографические зоны разделяемых компонентов, выходящие из колонки, в электрический сигнал. Анализатор хроматографа содержит хроматографические колонки, дозирующий кран, клапаны для переключения колонок, детектор по теплопроводности.

Хроматографы модели 2003-1 анализируют потоки, химические соединения в которых находятся в жидкой фазе. Хроматографы моделей 2003-2 и 2003-3 - в газовой или паровой фазах. Все модели хроматографа "ИНТЕРХРОМ-2003" могут быть оснащены устройствами автоматической калибровки и имеют взрывозащищенное исполнение с маркировкой взрывозащиты 1ExdemIIBT4/H2X, что подтверждено Свидетельством о взрывозащищенности № СТВ-009.03.

13.3. В производствах, требующих постоянного контроля за процессами, используются автоматические поточные хроматографы. К ним предъявляются особые требования:

· высокая надёжность – требуется длительная непрерывная работа (в некоторых случаях до трёх месяцев и более) без обслуживания;

· полная автоматизация, включая отбор пробы, разделение, детектирование, обработку данных и передачу результатов в режиме реального времени;

· стабильность хроматографических колонок;

· взрывозащищённое исполнение.

ПОТОЧНЫЙ ГАЗОВЫЙ ХРОМАТОГРАФ Encal 2000

Современный поточный газовый хроматограф предназначен для высокоскоростного разделения и определения концентраций компонентов природного газа. Микропроцессор контролирует как работу анализатора, так и обработку данных. Анализатор может работать автономно, без других устройств. Внутренняя память позволяет сохранять результаты последних 512 анализов. Анализатор может быть настроен в соответствии с различными требованиями пользователя и интегрирован в любую систему учета газа. Время получения хроматограммы - 7-8 минут.

Определяемые компоненты: азот, метан, диоксид углерода, этан, пропан, изо-бутан и бутан, нео-пентан, изо-пентан и пентан, гексаны и более тяжелые углеводороды (без разделения). Вычисляемые величины: теплотворная способность газа, относительная плотность, сжимаемость, индекс Уоббе. Программное обеспечение RGC поставляется в комплекте с хроматографом. Оно создано для настройки и обслуживания анализатора с помощью компьютера, работает в операционной системе Windows.